馬超

（承德市物華商貿(mào)有限公司，河北 承德 067000）

1 高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性影響因素及分析方法

1.1 邊坡破壞形式及機(jī)理

1.1.1 邊坡破壞形式

常見(jiàn)的公路邊坡破壞形式有滑坡、崩塌以及坍塌，如圖1所示?；伦鳛楣愤吰伦畛Ｒ?jiàn)的破壞形式，其破壞力非常強(qiáng)，根本原因在于邊坡部分巖土體沿著軟弱滑動(dòng)面出現(xiàn)的滑動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)形成機(jī)理的不同可將滑坡分為牽引式和滑移式兩種；崩塌是一種突發(fā)的邊坡破壞形式，是邊坡部分巖土體突然從坡面崩落的現(xiàn)象；崩塌多見(jiàn)于坡率較大的挖方邊坡，表現(xiàn)為邊坡上部巖土體出現(xiàn)突然的失穩(wěn)，其主要的誘發(fā)因素是自重影響。

圖1 公路路基邊坡崩塌

1.1.2 路堤邊坡破壞機(jī)理

路堤邊坡的破壞多表現(xiàn)為坡腳或坡面的沖刷破壞[2]。對(duì)于靠近河流的路堤，不僅會(huì)受到雨水的沖刷，而且一旦出現(xiàn)強(qiáng)降雨，很容易在山區(qū)引發(fā)山洪，路堤的坡腳就會(huì)持續(xù)地受到洪水的沖刷而引發(fā)邊坡的破壞失穩(wěn)，如圖2所示。而坡面的破壞則主要是受到大氣降水所形成的地表徑流沖刷，在坡面上形成沿水流方向的沖溝，隨著沖溝的不斷發(fā)展，最終導(dǎo)致路基的破壞。

圖2 路基水毀

1.1.3 路塹邊坡破壞機(jī)理

地質(zhì)條件與地形地貌是路塹邊坡發(fā)生破壞的直接因素，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）路塹邊坡巖土體節(jié)理發(fā)育，由于風(fēng)化作用降低了巖土體的力學(xué)指標(biāo)，導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性降低而發(fā)生破壞；（2）在施工期間路塹邊坡在開(kāi)挖之后未及時(shí)進(jìn)行坡面防護(hù)，裸露在外的路塹邊坡會(huì)因外界環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)失穩(wěn)；（3）發(fā)生降水時(shí)，坡面水滲入坡體內(nèi)部在導(dǎo)致巖土體自重變大的同時(shí)還會(huì)對(duì)其造成軟化，隨著下滑力的增加與抗滑力的減小，邊坡就會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)破壞現(xiàn)象。

1.2 邊坡穩(wěn)定性影響因素

1.2.1 結(jié)構(gòu)面

結(jié)構(gòu)面對(duì)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性有顯著的影響，由于結(jié)構(gòu)面的形狀、填充物及空間分布決定了巖體的力學(xué)性質(zhì)，對(duì)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性起著決定性作用。因此，對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析并不能完全以巖石的強(qiáng)度為計(jì)算依據(jù)，而需要考慮結(jié)構(gòu)面對(duì)巖土強(qiáng)度的影響。

1.2.2 水

水對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成影響的根本原因是會(huì)導(dǎo)致邊坡巖土體自重的增加與強(qiáng)度的降低，隨著含水率的逐漸增加，自重變大、強(qiáng)度降低，表現(xiàn)為邊坡下滑力的增加與抗滑力的減少，當(dāng)下滑力大于抗滑力時(shí)就會(huì)導(dǎo)致邊坡出現(xiàn)破壞。

1.2.3 施工因素

在施工過(guò)程中，隨著邊坡的開(kāi)挖，會(huì)導(dǎo)致坡體內(nèi)原有的應(yīng)力平衡被打破，出現(xiàn)應(yīng)力重分布；施工期間對(duì)坡面的防護(hù)不到位，導(dǎo)致坡面因自然環(huán)境的影響導(dǎo)致穩(wěn)定性減??；對(duì)于需要進(jìn)行爆破施工的巖質(zhì)邊坡，在爆破時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力也會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性帶來(lái)直接影響。

2 高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性分析及防治措施

2.1 定性分析法

常用的定性分析法有工程類比法與圖解法兩種。工程類比法是以路基邊坡的巖土體性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造以及有無(wú)滑坡歷史等特征為基礎(chǔ)，在以往的路基邊坡工程中尋找與當(dāng)前邊坡類似的工程實(shí)例，分析兩者之間的異同點(diǎn)，判斷邊坡的穩(wěn)定性。圖解法是利用赤平極射投影原理，通過(guò)將邊坡產(chǎn)狀與巖土體結(jié)構(gòu)面在同一平面上進(jìn)行投影，并根據(jù)兩者的水平投影關(guān)系來(lái)尋找邊坡的潛在滑動(dòng)面，從而對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

2.2 定量分析法

2.2.1 極限平衡法

極限平衡法是建立在一系列假設(shè)之上的，將計(jì)算過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的力學(xué)計(jì)算，常用的有瑞典條分法、簡(jiǎn)化Bishop法以及Janbu法等。

（1）瑞典條分法

瑞典條分法是以瑞典圓弧法發(fā)展而來(lái)的計(jì)算理論，建立在相鄰的土條之間不進(jìn)行力的傳遞，且不受孔隙水壓力影響的假設(shè)之上。將滑帶土分為若干剛性土條，計(jì)算每根土條在極限平衡狀態(tài)下的受力情況[3]。

（2）簡(jiǎn)化Bishop法

與瑞典條分法不同，簡(jiǎn)化Bishop法考慮了土條之間力的傳遞，但是只考慮了水平向力，并未考慮切向力。簡(jiǎn)化Bish?op法假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧形，且單個(gè)土條的安全系數(shù)與全部滑動(dòng)面的平均安全系數(shù)相同。簡(jiǎn)化Bishop法只適用于對(duì)均質(zhì)的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，不適用于存在夾層的邊坡。

（3）Janbu法

Janbu法假設(shè)滑動(dòng)面為非圓弧形，每個(gè)土條的安全系數(shù)等于整個(gè)邊坡的安全系數(shù)，且推力線位置確定。與其他兩種方法不同，Janbu法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算不僅要滿足彎矩平衡方程，而且還需要滿足靜力平衡。通過(guò)迭代計(jì)算搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，該滑動(dòng)面的穩(wěn)定系數(shù)即邊坡的穩(wěn)定系數(shù)。Janbu法相比于其他兩種方法計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，但是計(jì)算結(jié)果的精確度則大幅度提高。

2.2.2 有限元法

有限元法能夠?qū)Σ灰?guī)則形狀以及非均勻巖土體邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，而且還可以使邊坡土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與其吻合，可以嚴(yán)格按照平衡方程對(duì)邊坡的受力情況進(jìn)行分析計(jì)算，常用的有非線性有限元法、強(qiáng)度折減法以及滑裂面應(yīng)力分析法。

2.3 防治措施

2.3.1 坡面防護(hù)

（1）護(hù)坡

干砌護(hù)坡適用于等級(jí)較低的道路邊坡防護(hù)工作，能夠最大限度降低邊坡坡面受到水流的沖刷，不僅施工方便，而且還能很好地適應(yīng)邊坡的變形，常見(jiàn)的有干砌片石與干砌塊石兩種。漿砌護(hù)坡能夠彌補(bǔ)干砌護(hù)坡的不足之處，可有效地封閉各種軟巖與散碎挖方，防止其受到水流沖刷以及其他因素的影響而發(fā)生破壞。在路基邊坡上種植草皮與植被可以起到一定的保護(hù)作用，尤其是應(yīng)對(duì)雨水的沖刷，是一項(xiàng)常見(jiàn)且極為有效的措施，通常與框架格構(gòu)梁等圬工結(jié)構(gòu)配合使用，主要是通過(guò)植被埋藏在地下的根系來(lái)穩(wěn)固坡面的表層土。對(duì)于石質(zhì)邊坡可采用噴射混凝土護(hù)坡，主要作用是對(duì)坡面破碎的硬質(zhì)巖石進(jìn)行處理，避免其在裸露狀態(tài)下進(jìn)一步破碎而墜落。噴射混凝土護(hù)坡的封閉性好，能夠有效隔絕坡面水，加強(qiáng)坡面的抗風(fēng)化能力。對(duì)于坡面較為破碎的邊坡，可以與錨桿與錨索等配合使用。

（2）防護(hù)網(wǎng)

防護(hù)網(wǎng)有主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)與被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)兩種。主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)適用于邊坡坡面嚴(yán)重滲水，且有較高泄水需求的巖質(zhì)邊坡，通過(guò)錨桿將鋼絲格柵固定在坡面，不會(huì)破壞坡面植被。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)是將對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行面防護(hù)，當(dāng)發(fā)生崩塌時(shí)可有效地對(duì)巖土體進(jìn)行攔截，不僅工期短，而且投資相對(duì)較低。

2.3.2 坡體穩(wěn)定

（1）邊坡支擋

邊坡支擋旨在增大抗滑力，進(jìn)而達(dá)到提高邊坡穩(wěn)定性的目的，是公路路基邊坡處治最有效最直接的方法。在實(shí)際應(yīng)用中可以將各種支擋方法進(jìn)行組合使用，以達(dá)到防止雨水沖刷、加固坡體與防護(hù)坡面的綜合效果。

（2）邊坡排水

水是影響公路路基邊坡穩(wěn)定性的直接因素，坡面水與坡體內(nèi)部的水都會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性帶來(lái)直接的影響，邊坡排水包括坡表排水與坡體排水兩種。其中坡表排水是對(duì)坡面水進(jìn)行攔截與引導(dǎo)，使其快速排出，避免對(duì)坡面造成沖刷。坡體排水是對(duì)地下水進(jìn)行排出，主要措施有滲溝、盲溝以及滲井等。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著公路建設(shè)步伐的加快，建設(shè)在山區(qū)的高等級(jí)公路也越來(lái)越多，不可避免地會(huì)遇到高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題。作為一項(xiàng)常見(jiàn)但極為重要的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究及工程實(shí)踐，已經(jīng)積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)及研究方法。本文通過(guò)對(duì)高填深挖路基邊坡的破壞形式、機(jī)理及其穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行分析，研究了其穩(wěn)定性分析方法及防治措施，旨在對(duì)山區(qū)高等級(jí)公路的建設(shè)工作提供參考。